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秩损MIMO信道的收发天线联合选择方法

空军工程大学学报（自然科学版） 2012年第1期13卷 58-62页

作者：王晨光王布宏柏鹏空军司令部北京100843 空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077 空军工程大学综合电子信息系统研究中心陕西西安710051

提出一种用于秩损MIMO信道的收发天线联合选择方法。首先分析了秩损信道矩阵的容量特性,推导证明了通过发射天线选择增加信道容量的可能性;为了恢复满秩的信道矩阵,实现信道容量的最大化,通过秩损信道矩阵的正交子空间投影实现了有效的... 详细信息

提出一种用于秩损MIMO信道的收发天线联合选择方法。首先分析了秩损信道矩阵的容量特性,推导证明了通过发射天线选择增加信道容量的可能性;为了恢复满秩的信道矩阵,实现信道容量的最大化,通过秩损信道矩阵的正交子空间投影实现了有效的发射天线选择,通过最大"volume"子矩阵方法实现了有效的接收天线选择。与现有大多数"局部贪婪"方法不同,文中方法通过直接选择信道矩阵中的最大"volume"子矩阵来实现天线选择,在中到高信噪比的条件下,该方法的"全局"搜索特性获得了信道容量的准最优特性。提出的"秩-1"迭代快速数值算法和算法较少的迭代次数有效避免了传统最优2D穷尽搜索方法庞大的运算量。仿真验证了算法的有效性。

关键词：天线选择 MIMO系统秩损信道容量最大“volume”子矩阵

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一种用于秩损信道下的MIMO检测算法

计算机应用研究 2013年第10期30卷 3088-3090页

作者：蒋攀攀赵卫波徐尧王大鸣信息工程大学郑州450002

无线MIMO信道中由于天线相关性或者特殊的散射体结构,会发生信道矩阵秩损现象,从而导致传统的QRD-M算法无法直接应用。针对此问题,首先利用信道规则化算法对信道矩阵进行扩展来解决秩损问题,然而该预处理过程又会带来新的检测干扰,通过... 详细信息

无线MIMO信道中由于天线相关性或者特殊的散射体结构,会发生信道矩阵秩损现象,从而导致传统的QRD-M算法无法直接应用。针对此问题,首先利用信道规则化算法对信道矩阵进行扩展来解决秩损问题,然而该预处理过程又会带来新的检测干扰,通过采用一种改进的QRD-M检测算法来减小此干扰带来的影响。与传统QRD-M算法每层只保留M个节点不同,改进的QRD-M检测算法将权值大于第M个节点且差值在某个阈值范围内的所有节点都保留下来,并对阈值大小的选取进行了理论分析。仿真结果表明,该算法能够在取较小M值下,仍能获得较优的检测性能。

关键词： MIMO QRD—M 秩损阈值

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秩损法互耦校正在GPS抗干扰中的应用

电子信息对抗技术 2013年第1期28卷 42-46页

作者：张海亮吕明电子科技大学电子工程学院成都611731

GPS空时联合(STAP)抗干扰技术是基于自适应波束形成的信号处理方法,通过干扰置零,能够对抗高功率的宽带和窄带干扰。理想的算法认为各个阵列天线之间互不影响,然而实际应用时,各个天线之间会产生互耦,严重影响系统性能。针对此,对自适... 详细信息

GPS空时联合(STAP)抗干扰技术是基于自适应波束形成的信号处理方法,通过干扰置零,能够对抗高功率的宽带和窄带干扰。理想的算法认为各个阵列天线之间互不影响,然而实际应用时,各个天线之间会产生互耦,严重影响系统性能。针对此,对自适应天线阵列及其互耦进行了建模,并采用秩损法进行互耦校正,最后将校正结果与分离迭代互耦校正算法作了对比。仿真结果表明,秩损法互耦校正不仅能够有效补偿系统因天线互耦损失的性能,而且在较高输入干噪比下其性能优于分离迭代算法。

关键词： GPS 空时联合秩损互耦校正

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阵列幅相误差自校准技术的研究

阵列幅相误差自校准技术的研究

作者：王兰江苏大学

学位级别：硕士

阵列雷达在参数估计、目标检测、干扰抑制以及低截获率等方面具有显著优势。阵列雷达的发射通道和接收通道采用了更多的有源器件,这些器件的幅相特性会随着加工精度、工作环境的变化以及使用年限等因素发生改变。大多数阵列信号处理算... 详细信息

阵列雷达在参数估计、目标检测、干扰抑制以及低截获率等方面具有显著优势。阵列雷达的发射通道和接收通道采用了更多的有源器件,这些器件的幅相特性会随着加工精度、工作环境的变化以及使用年限等因素发生改变。大多数阵列信号处理算法都是基于阵列流型已知的情况,阵列流型误差会严重影响算法的性能,因此对幅相误差校准的研究具有理论意义和实用价值。根据是否需要设置校准源,幅相误差校准方法可分为有源校准和自校准。有源校准需要设置方向已知的校准源,因此应用场景受限。在自校准算法中,典型的RARE(rank-reduction)算法适用于部分阵元精确校准的情况,但它存在着一些缺陷:1)原始RARE算法需要进行谱峰搜索,当角度间隔较小时,运算量较大,而当角度间隔较大时,估计精度较差;2)原始的RARE算法二维网格过密,无法直接应用到二维目标角度估计中。针对这些问题,本文提出了两种改进的RARE算法:首先,针对RARE算法需要进行谱峰搜索,计算量大、估计精度低的问题,提出一种新型的root-RARE算法,其利用求多项式根来代替常规RARE算法中的谱峰搜索,有效地解决了RARE算法运算量较大的问题。此方法与现有算法进行对比实验,并验证和分析该算法在信噪比低的情况下接收角(Direction of Arrival,DOA)的估计性能以及运行时间。仿真结果表明该算法能够大大降低计算量,有效改善DOA的估计性能。其次,针对原始的RARE算法二维网格过密、计算量过大的问题。提出了一种基于RARE算法的二维角度雷达阵列接收角和发射角(Direction of Departure,DOD)估计和幅相误差自校准的算法。所提算法通过对二维角度雷达接收数据进行重排,实现了DOD和DOA的数据分离。与现有算法相比,该算法有效避免了目前大多数二维角度估计算法DOD和DOA之间的误差干扰,明显改善了DOD和DOA的估计性能,并且计算复杂度较低。此外,该算法提高了DOD和DOA估计和幅相误差校准的准确性,并且估计出的DOD和DOA能够自动匹配。计算机仿真实例证明了该算法的有效性。

关键词：目标角度估计阵列误差阵列自校准秩损分离估计

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基于多项式求根的阵列快速自校准技术研究

基于多项式求根的阵列快速自校准技术研究

作者：方忠驰江苏大学

学位级别：硕士

波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计是阵列信号处理中的一个重要研究方向,被广泛应用于雷达,无人机的勘探,自动驾驶等等。现有的DOA估计方法大多都需要阵列流型矩阵精确已知,然而在实际应用中,受现实环境的影响不可避免的存在阵... 详细信息

波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计是阵列信号处理中的一个重要研究方向,被广泛应用于雷达,无人机的勘探,自动驾驶等等。现有的DOA估计方法大多都需要阵列流型矩阵精确已知,然而在实际应用中,受现实环境的影响不可避免的存在阵列流型误差,导致方法的估计性能急剧恶化,因此对阵列流型误差进行校准具有重大意义。针对阵列流型误差校准的问题,目前国内外学者已提出大批误差自校准方法。秩损（RARE）方法作为经典的误差自校准方法之一,可以在不损失阵列孔径的基础上对阵列流型误差进行校准,但仍存在如下缺陷:1)现有的RARE方法在解决阵元间存在互耦误差的问题时,需要进行谱峰搜索,运算复杂度较高;2)现有的RARE方法在处理阵列间同时存在幅相和互耦误差的问题时,需要分别对幅相和互耦参数进行迭代更新,且每次迭代都需要进行谱峰搜索,运算复杂度更高。针对以上问题,本文的研究内容如下:首先,针对当阵元间存在互耦误差,现有RARE方法需要进行谱峰搜索,运算复杂度较高的问题。提出了一种新型的基于多项式求根的互耦误差自校准方法,该方法利用多项式求根思想,对代价函数矩阵进行行列式计算,通过找出最接近于单位圆的根,实现DOA及互耦误差的联合校准。该方法有效地避免了谱峰搜索的处理过程,降低了计算复杂度。通过与现有方法的对比试验表明,该方法可以实现DOA的准确估计,特别是在信噪比较低时依然有良好的估计性能。其次,当阵列间同时存在幅相和互耦误差时,现有RARE方法需要采用繁琐的迭代进行计算:1)固定幅相及互耦误差矩阵,对DOA进行更新;2)固定DOA及互耦误差矩阵,对幅相进行更新;3)固定DOA及幅相误差矩阵,对互耦进行更新。且每迭代更新一次流型误差参数,都要进行一次谱峰搜索,运算复杂度更高。针对以上问题,提出了一种基于多项式求根的互耦幅相误差联合校准方法,该方法将繁琐的迭代缩短为两步:1)固定互耦矩阵,对DOA及幅相进行联合更新;2)固定DOA及幅相矩阵,对互耦进行更新。此外,该方法每次对流型误差参数迭代更新时,都采用求多项式根的思想避免了谱峰搜索,进一步降低方法的复杂度。通过与现有方法的对比试验表明,该方法可以有效的改善DOA估计性能。

关键词：波达方向估计阵列流型误差迭代秩损